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一、参赛题目名称
基于能的光电导航搬运车
二、研究内容
本次大赛中,所选的题目是:基于能的光电导航搬运车,即设计一
个带有导航和避障功能的能搬运车,在指定时间和指定通道内,将尽
可能多的重物从指定装载区到指定卸载区。
研究的主要内容包括:
1.小车的控制模块的设计
2.光电导航方式的选择及实现
3.能电池板的性能研究及选择
4.小车的机械结构设计
5.小车的驱动方式及转向策略
6.小车的速度与负重的关系
三、研究方案
通过对比赛要求和设计任务的分析,将光电导航搬运车分为以下几个部
分:控制模块、系统电源模块、电机驱动模块、方向调整模块、光电
导航模块、机械结构模块。并从以下几个方面对各个模块的方案进行了细
致比较,得出最优方案。
1.控制模块
控制模块采用低成本、简单易用的单片机,单片机作为小车的控
制,控制光电传感器,电机和舵机的工作。启动后,由单片机控
制驱动电路驱动电机转动,通过光电导航传感器的数据处理来获取物
的位置,根据这些信息控制舵机调整运行方向,使具有主动调整
方向的功能。
2.系统电源模块
根据大赛要求,的全部动力于一块面积不大于0.2M2的能
电池,为了获得足够能能量,尽可能的选用最大面积的能电池,根据
参数比对,本队选用功率为20W、重约2.5Kg、输出电流1.19A、输出电压
16.8V的能电池。
在本设计中,单片机工作需要稳定的5V电压,采用LM2575开关稳压
。其输入电压范围大(4.75V~40V范围)、效率高、体积小。输出电压可
选择3.3V、5V、12V、15V且输出稳定。
舵机使用的是4.8V~6V电压控制,可以选用6V稳压LM7806,但
为了节能,可以用5V电压供电,供电电压的不同,对舵机负载能力和响应
时间有影响,但影响不大,可以使用。
系统电源稳压模块示意图如下:
能电池
5V稳压
直流电机单片机方向舵机传感模块
图1系统电源稳压模块示意图
3.电机驱动模块
直流电机的驱动可以采用两种方案:线性驱动和PWM驱动。采用
PWM驱动,可以使系统的运行效率得到明显的提高。
以典型小型直流电机为例,分别采用线性控制和PWM控制,对系统
的运行效率进行对比分析。典型电机参数如下:
电枢电阻Ra=10Ω
反电动势系数Kc=2V/1000r/min
空载电流I0=0.1A
转矩系数
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